Hari ini Anda dapat membeli smartphone dengan layar lipat. Besok kita mungkin memiliki layar peregangan
Motorola meluncurkan ponsel portabel pertama hampir setengah abad yang lalu. Itu seukuran batu bata dan beratnya mencapai setengah bata. Sepuluh tahun kemudian, telepon seluler komersial pertama muncul sebagai dasarnya. Dia juga tampak canggung, tetapi mengizinkan pemiliknya untuk mengirim dan menerima panggilan saat dalam perjalanan, yang baru pada saat itu. Sejak saat itu, ponsel telah memperoleh banyak fungsi lainnya. Sekarang mereka memproses pesan teks, membuka web, memutar musik, mengambil foto dan video, menampilkannya di layar, menunjukkan lokasinya di peta - tidak ada yang dihitung. Kemungkinan penerapannya melampaui mimpi apa pun yang ada pada saat kemunculannya.
Namun untuk semua keserbagunaannya, smartphone masih berjuang dengan kelemahan mendasar: layarnya terlalu kecil. Ya, beberapa ponsel melakukan lebih banyak hal untuk memperbesar layar. Namun, jika ponsel menjadi terlalu besar, ia tidak akan lagi masuk ke dalam saku Anda, yang tidak diinginkan banyak orang.
Solusi yang jelas adalah membuat tampilan dapat dilipat seperti dompet. Selama bertahun-tahun, kami di Universitas Nasional Seoul telah mengembangkan teknologi yang sesuai. Hal serupa dilakukan oleh produsen smartphone, yang baru mampu menghadirkan teknologi ini ke pasar dalam beberapa tahun terakhir.
Layar lipat pasti akan segera menyebar lebih cepat. Beberapa kerabat atau teman Anda akan memilikinya, setelah itu Anda bertanya pada diri sendiri: bagaimana mungkin layarnya bisa dilipat? Kami memutuskan untuk menjelaskan bagaimana teknologi ini bekerja untuk mempersiapkan Anda saat Anda melihat ponsel dengan layar besar, cerah, dan fleksibel masuk ke dalam saku Anda. Belum lagi, saat layar bisa meregang sekaligus menekuk, akan banyak lagi perangkat elektronik radikal.
Peneliti telah serius menangani layar fleksibel selama sekitar dua dekade. Tetapi selama bertahun-tahun proyek-proyek ini tetap dalam tahap penelitian. Pada 2012, Bill Liu dan beberapa alumni Stanford lainnya memutuskan untuk membawa layar fleksibel ke pasar dengan mendirikan Royole Corp.
Tutup Buku: Akhir 2018 Royole Corp. mengembangkan smartphone layar lipat komersial pertama, FlexPai. Ini melipat sehingga bagian layar tetap terlihat dari luar.
Di akhir tahun 2018, Royole memperkenalkan perangkat FlexPai dengan tampilan fleksibel yang bisa dibuka menjadi seperti tablet. Perusahaan mendemonstrasikan bagaimana layar yang dapat dilipat dapat menahan 200.000 siklus lipat, dan ini cukup kuat - dengan radius hanya 3 mm. Namun, ini bukanlah produk komersial, melainkan hanya prototipe. Misalnya, ulasan oleh The Verge menyebutnya "sangat memesona".
Tak lama kemudian, dua produsen smartphone terbesar Samsung dan Huawei mulai menawarkan model lipat mereka sendiri. Samsung Mobile secara resmi mengumumkan Galaxy Foldpada Februari 2019. Ini memiliki dua layar lipat dengan radius lipat hanya 1mm, yang memungkinkan ponsel dilipat sehingga layar tetap berada di dalam. Di bulan yang sama, Huawei mengumumkan Mate the X-nya . Mate X memiliki ketebalan 11mm saat dilipat dan memiliki tampilan di luar (seperti FlexPai) dan memiliki radius lipat sekitar 5mm. Pada bulan Februari tahun ini, kedua perusahaan menunjukkan model lipat kedua mereka: Samsung Galaxy Z Flip dan Huawei Mate Xs / 5G.
Secara alami, hal tersulit dalam ponsel ini adalah membuat tampilan sendiri. Ketebalan layar yang dapat dilipat perlu dikurangi untuk meminimalkan beban saat dilipat. Industri ponsel cerdas baru saja menemukan cara untuk melakukan ini. Vendor layar seperti Samsung Displaydan Beijing BOE Technology Group Co. sudah memproduksi layar yang dapat dilipat.
Ini adalah layar AMOLED (dioda pemancar cahaya organik matriks aktif), seperti yang digunakan pada smartphone konvensional. Namun, alih-alih membuat layar seperti biasa pada substrat kaca yang kaku, perusahaan menggunakan polimer tipis yang fleksibel. Ini menampung bagian belakang layar, sebuah lapisan yang berisi banyak transistor film tipis yang menggerakkan piksel individu. Ini memiliki lapisan redaman built-in untuk mencegah retak saat layar ditekuk.
Meskipun tampilan fleksibel dari desain ini semakin banyak ditemukan di ponsel dan perangkat konsumen lainnya, standar yang terkait dengannya dan bahasa yang menjelaskannya masih dalam pembuatan. Paling tidak, mereka dapat digambarkan dengan menggunakan radius tikungan kelengkungan. Layar yang sesuai tidak terlalu bengkok, layar yang dapat digulung memiliki tingkat fleksibilitas rata-rata, dan layar yang dapat dilipat memiliki radius tikungan yang cukup kecil.
Karena material apa pun, baik itu layar smartphone atau lembaran logam, mengalami tegangan di bagian luar lipatan dan kompresi di bagian dalam, komponen elektronik layar harus menahan tekanan dan deformasi ini. Cara termudah untuk meminimalkan gaya ini adalah dengan mendekatkan permukaan luar dan dalam layar - dengan kata lain, membuatnya setipis mungkin.
Untuk membuat layar setipis mungkin, pengembang meninggalkan film pelindung dan film polarisasi, yang biasanya direkatkan ke layar, dan lapisan lem di antaranya. Ini bukan solusi yang ideal, tetapi film pelindung dan lapisan anti-reflektif polarisasi adalah komponen opsional untuk layar AMOLED. Tampilan seperti itu menghasilkan cahaya dari dalam, dan tidak mengubah cahaya yang dipancarkan oleh lampu latar LED, seperti yang dilakukan oleh layar kristal cair.
Perbedaan lain antara tampilan fleksibel dan tampilan konvensional adalah elektroda konduktif transparan dijalankan dari kedua sisi bahan organik pemancar cahaya, yang melaluinya piksel memancarkan cahaya. Biasanya, peran ini dimainkan oleh indium tin oxide (ITO). Namun, ITO rapuh, jadi tidak boleh digunakan dalam tampilan yang fleksibel. Lebih buruk lagi, ITO kurang melekat pada substrat polimer fleksibel, lengkungan dan serpihan saat dikompresi.
Untuk mengatasi masalah ini satu dekade lalu, para peneliti telah merancang strategi lain untuk meningkatkan adhesi ITO ke substrat fleksibel. Salah satunya dengan mengolah substrat dengan plasma oksigen sebelum menempelkan elektroda ITO. Cara lainnya adalah dengan memasukkan lapisan logam tipis (seperti perak) di antara elektroda dan substrat. Juga membantu menempatkan bagian atas alas tepat di tengah-tengah pai tampilan. Kemudian antarmuka yang rapuh di lapisan ITO jatuh pada bidang tampilan yang netral secara mekanis, yang tidak mengalami kompresi atau peregangan saat ditekuk. Sejauh ini, perusahaan layar lipat elektronik terkemuka menggunakan strategi ini.
Anda dapat melakukannya dengan lebih mudah, dan sepenuhnya membuang elektroda ITO. Ini belum dilakukan di perangkat komersial, tetapi strategi ini tampaknya menguntungkan terlepas dari fleksibilitas layarnya. Faktanya adalah indium beracun dan mahal, jadi idealnya lebih baik tidak menggunakannya. Untungnya, selama bertahun-tahun penelitian, para ilmuwan, termasuk kami berdua, telah mengambil bahan lain yang dapat berfungsi sebagai elektroda transparan dalam tampilan fleksibel.
Kandidat yang paling menjanjikan adalah film fleksibel dengan kawat nano perak. Jala kabel kecil ini menghantarkan listrik sambil tetap transparan sepenuhnya. Ini dapat dibuat secara murah dengan menambahkan larutan yang mengandung kawat nano perak ke media - seperti saat mencetak dengan tinta di atas kertas.
Pada 2019, Huawei meluncurkan jajaran ponsel layar fleksibel. Foto menunjukkan ponsel Mate Xs.
Sebagian besar penelitian tentang kawat nano perak difokuskan pada pengurangan resistensi di persimpangan kabel individu. Ini dapat dilakukan, misalnya dengan menambahkan zat lain ke dalamnya. Atau Anda dapat secara fisik memproses lapisan kawat nano - memanaskannya, atau menerapkan arus sedemikian sehingga persimpangan disolder satu sama lain. Atau Anda bisa mencapnya panas, mengolahnya dengan plasma, atau menyinari. Metode mana yang paling berhasil bergantung terutama pada substrat tempat lapisan diterapkan. Substrat polimer terlalu banyak berubah bentuk saat dipanaskan. Ini, misalnya, adalah polimer seperti polietilen tereftalatdari mana wadah makanan transparan dibuat. Polimida tidak terlalu sensitif terhadap panas, tetapi warna kekuningannya mengganggu transparansi lapisan.
Kawat nano logam bukan satu-satunya pilihan pengganti ITO untuk membuat elektroda transparan. Lalu ada graphene, suatu bentuk karbon khusus di mana atom-atom berbaris dalam sarang lebah dua dimensi. Graphene kurang dari konduktivitas dan transparansi ITO, tetapi tahan bengkok lebih baik daripada bahan tampilan fleksibel lainnya yang dipertimbangkan saat ini. Dan konduktivitas graphene yang sedikit dapat ditingkatkan dengan menggabungkannya dengan polimer konduktif, atau menambahkan asam nitrat atau emas klorida ke dalamnya.
Kemungkinan lain adalah penggunaan polimer konduktif. Contoh utamanya adalah poli (3,4-ethylenedioxythiophene) dengan penambahan asam polistiren sulfonat. Nama kompleks ini biasanya diganti dengan singkatan PEDOT: PSS . Polimer semacam itu larut dalam air, sehingga elektroda transparan dan tipis dapat dicetak atau disentrifugasi. Bahan tambahan kimia yang sesuai dapat secara signifikan meningkatkan fleksibilitas polimer konduktif semacam itu dan bahkan membuatnya dapat diperluas. Pemilihan aditif yang cermat juga meningkatkan cahaya per unit saat ini - tampilan bisa lebih terang daripada yang diproduksi dengan ITO.
Sejauh ini, layar OLED yang digunakan di ponsel, monitor, dan televisi diproduksi dalam urutan berikut. Substrat ditempatkan di lingkungan vakum, bahan organik yang akan ditambahkan diuapkan dan masker logam digunakan untuk mengontrol pengendapan bahan. Ternyata sesuatu seperti sablon berteknologi tinggi. Tetapi topeng logam berpola tipis ini sulit dibuat, dan banyak bahan yang terbuang percuma, membuat pajangan besar mahal untuk diproduksi.
Alternatif menarik untuk proses produksi tampilan semacam itu telah muncul: pencetakan inkjet. Bahan organik yang diaplikasikan larut dalam cairan dan kemudian dioleskan ke substrat jika perlu. Ini membentuk piksel, setelah itu dipanaskan untuk menguapkan larutan yang tersisa. Taktik ini sedang diuji oleh DuPont, Merck, Nissan Chemical Corp. dan Sumitomo, meskipun efisiensi dan keandalan perangkat yang dihasilkan masih jauh dari yang diinginkan. Namun jika berhasil, biaya produksi pajangan akan turun secara signifikan.
Samsung juga memperkenalkan lini ponsel layar fleksibel pada tahun 2019. Di foto - Galaxy Fold.
Produsen layar kecil untuk smartphone memiliki prioritas yang lebih tinggi daripada menurunkan biaya: mengurangi konsumsi daya. OLED menjadi semakin tidak rakus dari waktu ke waktu, tetapi semakin sulit untuk mengurangi konsumsi daya dari level 6 mW per sentimeter persegi saat ini. Ini sangat membuat frustasi untuk ponsel lipat, yang jauh lebih besar dari layar normal. Oleh karena itu, kami dapat dengan aman berasumsi bahwa ponsel yang dapat dilipat akan memiliki baterai yang cukup banyak dalam waktu dekat.
Bagaimana nasib layar fleksibel akan terungkap setelah mereka membuat ponsel cerdas kita dapat dilipat? Mengingat banyaknya waktu yang dihabiskan orang untuk menggunakan smartphone saat ini, dapat dibayangkan bahwa dalam waktu yang tidak lama lagi orang akan mulai mengenakan pajangan yang menempel langsung pada kulitnya. Awalnya, ini akan menjadi visualisasi data biometrik, tetapi aplikasi lain akan segera tersedia. Mungkin tampilan yang dapat dikenakan seperti itu suatu hari nanti akan menjadi bagian dari mode teknologi tinggi.
Secara alami, untuk produksi pajangan seperti itu, bahan yang cukup lembut akan digunakan yang tidak menyebabkan ketidaknyamanan pada kulit. Selain itu, mereka harus bisa melakukan peregangan. Mengembangkan konduktor tarik dan semikonduktor sangatlah sulit. Selama beberapa tahun sekarang, para peneliti telah mempelajari sesuatu yang serupa tetapi lebih sederhana: tampilan yang dapat direntangkan secara geometris. Mereka berisi komponen kecil dan kaku yang dipasang pada penutup yang dapat diperluas. Mereka dihubungkan oleh trek konduktif yang membawa deformasi di bawah tegangan.
Akan tetapi, baru-baru ini telah terjadi kemajuan dalam pengembangan layar yang dapat diperluas - yang meregangkan konduktor, semikonduktor, dan substrat. Mereka, tentu saja, membutuhkan bahan baru, tetapi kendala utama sejauh ini tetap pada pertanyaan tentang bagaimana mengembangkan lapisan pelindung untuk perangkat yang dapat direnggangkan yang melindungi mereka dari efek merusak dari kelembaban dan oksigen. Tim kami baru-baru ini membuat kemajuan yang baik dalam masalah ini dengan mengembangkan perangkat yang tahan udara dan dapat diregangkan yang memancarkan cahaya dan tidak memerlukan penutup pelindung elastis. Mereka dapat diregangkan hampir dua kali tanpa gangguan.
Prototipe kasar dari tampilan yang dapat diperluas sedang diproduksi hari ini, dengan kisi elemen bercahaya yang kasar. Namun industri ini menunjukkan minat yang luar biasa pada layar yang dapat diperluas. Pada bulan Juni, Kementerian Perdagangan, Industri, dan Energi Korea Selatan menugaskan LG Display untuk mengelola konsorsium peneliti industri dan ilmiah yang mengembangkan layar yang dapat diperluas.
Sangat mudah untuk membayangkan apa yang menanti kita selanjutnya: para atlet, digantung dengan tampilan biometrik yang diletakkan di lengan dan kaki mereka. Ponsel cerdas yang bisa dibawa-bawa di telapak tangan Anda. Menampilkan peregangan pada berbagai permukaan yang tidak rata. Pengembang tampilan masa depan seperti itu pasti akan dapat memanfaatkan penelitian bertahun-tahun yang diperoleh dari penelitian yang telah mengaktifkan layar ponsel cerdas fleksibel saat ini. Tak ayal, era geliat elektronik tidak hanya akan segera datang.